Թերջյան, Ցոլակ Էրնեստի

Մաթեմատիկա

Այս գիտական աշխատանքը նվիրված է ֆիզիկական կինետիկայի մի շարք գծային և ոչ գծային խնդիրների լուծելիության, դրանց մաթեմատիկական ձևակերպման և համապատասխան հավասարումների համար լուծումների գոյության ու հատկությունների ուսումնասիրությանը։ Հետազոտության հիմքում այն խնդիրներն են, որոնք նկարագրում են բազմաթիվ մասնիկներից կազմված համակարգերի վիճակի փոփոխությունը ժամանակի և տարածության մեջ՝ հաշվի առնելով մասնիկների փոխազդեցությունը, շարժումը և արտաքին ազդեցությունները։ Ֆիզիկական կինետիկան կարևոր նշանակություն ունի այնպիսի գործընթացների մաթեմատիկական նկարագրման համար, որոնց դեպքում անհրաժեշտ է անցում կատարել առանձին մասնիկների շարժման նկարագրությունից դեպի մեծ թվով մասնիկների վիճակը բնութագրող բաշխման ֆունկցիաների ուսումնասիրություն։ Աշխատանքի հիմնական նպատակը համապատասխան մաթեմատիկական մոդելների համար լուծումների գոյության, միակության, կայունության և այլ հատկությունների հիմնավորումն է։ Գծային խնդիրների դեպքում ուսումնասիրվում են այնպիսի հավասարումներ, որոնցում անհայտ ֆունկցիայի և դրա ածանցյալների կախվածությունը գծային բնույթ ունի։ Նման խնդիրները, չնայած իրենց հարաբերական պարզությանը, կարող են ունենալ բարդ սահմանային կամ սկզբնական պայմաններ և պահանջել հատուկ վերլուծական մեթոդների կիրառում։ Ոչ գծային խնդիրների ուսումնասիրությունն առավել բարդ է, քանի որ հավասարումների անդամները կարող են փոխկապակցված լինել անհայտ ֆունկցիայի կամ դրա ածանցյալների ոչ գծային արտահայտություններով։ Այդպիսի համակարգերում լուծումների վարքը կարող է էապես կախված լինել սկզբնական տվյալներից, պարամետրերից և սահմանային պայմաններից։ Հետազոտության կարևոր ուղղություններից է ֆիզիկական կինետիկայի խնդիրների մաթեմատիկական ճիշտ ձևակերպումը։ Կինետիկ մոդելներում հաճախ անհրաժեշտ է ուսումնասիրել մասնիկների բաշխման ֆունկցիան, որը կախված է ոչ միայն տարածական և ժամանակային փոփոխականներից, այլև արագությունից կամ իմպուլսից։ Այդպիսի բազմաչափ խնդիրները բարդացնում են ինչպես տեսական ուսումնասիրությունը, այնպես էլ լուծումների կառուցվածքի վերլուծությունը։ Աշխատանքը կենտրոնանում է այն մաթեմատիկական պայմանների բացահայտման վրա, որոնց դեպքում հնարավոր է ապացուցել խնդրի լուծելիությունը։ Հետազոտության ընթացքում կարող են կիրառվել ֆունկցիոնալ անալիզի, դիֆերենցիալ հավասարումների տեսության, ինտեգրալ հավասարումների, օպերատորների տեսության և մաթեմատիկական ֆիզիկայի այլ մեթոդներ։ Այդ մեթոդների միջոցով հնարավոր է հավասարումների բարդ համակարգերը վերածել այնպիսի մաթեմատիկական խնդիրների, որոնց համար կարելի է կառուցել կամ ապացուցել լուծումների գոյությունը։ Առանձնահատուկ ուշադրություն կարող է դարձվել սկզբնական-եզրային խնդիրներին, երբ համակարգի վիճակը պետք է որոշվի սկզբնական պահին տրված տվյալների և տարածական սահմաններում առաջադրված պայմանների հիման վրա։ Նման խնդիրների համար կարևոր է պարզել, թե արդյոք տրված տվյալները բավարար են լուծումը որոշելու համար և ինչ պայմաններ են անհրաժեշտ դրա գոյությունն ու միակությունը երաշխավորելու համար։ Աշխատության կարևոր բաղադրիչ է լուծումների կայունության ուսումնասիրությունը։ Ֆիզիկական համակարգերի մաթեմատիկական մոդելներում սկզբնական կամ սահմանային տվյալները հաճախ հայտնի են միայն մոտավորությամբ, ուստի փոքր փոփոխությունները չպետք է հանգեցնեն լուծման անկանխատեսելի մեծ փոփոխությունների։ Կայունության ուսումնասիրությունը հնարավորություն է տալիս գնահատելու մաթեմատիկական մոդելի ֆիզիկական կիրառելիությունը և հասկանալու, թե որքան զգայուն է համակարգը սկզբնական պայմանների նկատմամբ։ Ոչ գծային խնդիրների դեպքում այս հարցն առավել բարդ է, քանի որ որոշ պարամետրերի կամ սկզբնական պայմանների դեպքում կարող են առաջանալ որակապես տարբեր լուծումների ռեժիմներ։ Հետազոտությունը կարող է անդրադառնալ նաև լուծումների կանոնավորության խնդրին։ Լուծման գոյությունը ինքնին միշտ բավարար չէ․ անհրաժեշտ է պարզել, թե ինչպիսի մաթեմատիկական հատկություններ ունի այն, արդյոք այն շարունակական է, ունի անհրաժեշտ ածանցյալներ, պատկանում է համապատասխան ֆունկցիոնալ տարածությանը և բավարարում է սկզբնական հավասարմանը։ Լուծումների կանոնավորության գնահատականները կարևոր նշանակություն ունեն ինչպես տեսական արդյունքների, այնպես էլ հետագա թվային կամ կիրառական ուսումնասիրությունների համար։ Ֆիզիկական կինետիկայի խնդիրների առանձնահատկություններից մեկն այն է, որ դրանք հաճախ կապված են պահպանման օրենքների հետ։ Մասնիկների թվի, զանգվածի, իմպուլսի կամ էներգիայի պահպանման սկզբունքները կարող են արտացոլվել համապատասխան մաթեմատիկական հավասարումների կառուցվածքում։ Այդ հատկությունների ուսումնասիրությունը հնարավորություն է տալիս ստուգելու մոդելի ֆիզիկական իմաստավորվածությունը և որոշելու լուծումների վարքի կարևոր սահմանափակումները։ Ոչ գծային փոխազդեցությունների առկայության դեպքում պահպանման օրենքների և գնահատականների ստացումը կարող է դառնալ լուծելիության ապացույցների կարևոր բաղադրիչ։ Աշխատանքում կարևոր տեղ կարող է զբաղեցնել կինետիկ հավասարումների և դրանց մոտարկող կամ պարզեցված մոդելների հարաբերակցության ուսումնասիրությունը։ Որոշ դեպքերում բարդ կինետիկ գործընթացները հնարավոր է ներկայացնել ավելի պարզ հավասարումներով, սակայն այդ մոտարկումների մաթեմատիկական հիմնավորվածությունը պահանջում է հատուկ վերլուծություն։ Անհրաժեշտ է պարզել, թե ինչ պայմաններում են պարզեցված մոդելները ճիշտ արտացոլում սկզբնական խնդրի վարքը և որքանով են պահպանվում հիմնական ֆիզիկական հատկությունները։ Հետազոտության տեսական արդյունքները կարող են կիրառելի լինել տարբեր ֆիզիկական համակարգերի մոդելավորման համար։ Ֆիզիկական կինետիկայի մաթեմատիկական մեթոդները կիրառվում են գազերի և պլազմայի շարժընթացների, մասնիկների փոխազդեցությունների, տրանսպորտային գործընթացների և այլ բազմամասնիկ համակարգերի ուսումնասիրության ժամանակ։ Այս ոլորտներում լուծելիության հիմնախնդիրը առաջնային նշանակություն ունի, քանի որ առանց համապատասխան մաթեմատիկական հիմնավորման դժվար է գնահատել ստացված մոդելների կանխատեսող հնարավորությունները։ Աշխատանքի գիտական նշանակությունը պայմանավորված է նրանով, որ այն կենտրոնանում է ոչ միայն առանձին հավասարումների լուծման, այլև լուծելիության ընդհանուր պայմանների բացահայտման վրա։ Նման մոտեցումը թույլ է տալիս համակարգել տարբեր տեսակի խնդիրներ և դրանց համար ձևակերպել ընդհանուր սկզբունքներ։ Գծային և ոչ գծային խնդիրների համատեղ ուսումնասիրությունը հնարավորություն է տալիս տեսնել, թե ինչպես են փոխվում լուծելիության պայմանները հավասարման կառուցվածքի բարդացման դեպքում և ինչ լրացուցիչ դժվարություններ են առաջանում ոչ գծային փոխազդեցությունների հետևանքով։ Ընդհանուր առմամբ, աշխատանքը ներկայացնում է ֆիզիկական կինետիկայի խնդիրների մաթեմատիկական խորքային ուսումնասիրություն՝ կենտրոնանալով լուծումների գոյության, միակության, կայունության և կանոնավորության հարցերի վրա։ Այն միավորում է մաթեմատիկական ֆիզիկայի և ֆունկցիոնալ անալիզի մեթոդները՝ ֆիզիկական գործընթացների մաթեմատիկական մոդելների վերլուծության համար։ Աշխատանքը կարող է հետաքրքրել մաթեմատիկոսներին, մաթեմատիկական ֆիզիկայի և ֆիզիկական կինետիկայի մասնագետներին, դիֆերենցիալ և ինտեգրալ հավասարումների տեսությամբ զբաղվող հետազոտողներին, ֆիզիկական համակարգերի մաթեմատիկական մոդելավորմամբ զբաղվող գիտնականներին, ասպիրանտներին և համապատասխան մասնագիտությունների ուսանողներին։